基于响应面模型法的地下综合管廊结构优化方法研究

地下综合管廊是城市地下空间开发的重要方式，为了对地下综合管廊的结构进行优化设计，提出了一种基于响应面模型（Response Surface Model, RSM）的结构优化设计方法.基于有限元模型分析结果，选取适当的结构力学响应作为控制参数.采用拉丁超立方采样（Latin Hypercube Sampling,LHS）和优化拉丁超立方采样（Optimized Latin Hypercube Sampling,OLHS）方法，建立设计参数与结构力学响应之间的响应面模型，并评估了不同采样方法建立的响应面模型的精度.结果表明，采用最小样本点数量4倍的OLHS建立响应面模型能兼顾建模效率与准确性.基于响应面模型建立了考虑配筋等多种条件约束的优化模型，采用非线性规划和遗传算法对优化模型进行了求解，结果表明求解方法不影响优化结果，模型鲁棒性好.优化后结构造价成本下降27.58%，控制截面弯矩分别下降45.10%、45.72%、24.40%.采用有限元方法对优化后结构进行了分析，其二维响应面模型与有限元分析的误差小于14%，采用二维响应面模型替代有限元分析过程是合理有效的.